Tarımsal biyoteknoloji - Agricultural biotechnology

Agritech olarak da bilinen tarımsal biyoteknoloji , canlı organizmaları ( bitkiler , hayvanlar ve mikroorganizmalar) değiştirmek için genetik mühendisliği , moleküler belirteçler , moleküler teşhisler , aşılar ve doku kültürü dahil olmak üzere bilimsel araç ve tekniklerin kullanımını içeren bir tarım bilimi alanıdır. . Mahsul biyoteknolojisi, son zamanlarda üzerinde büyük ölçüde geliştirilen tarımsal biyoteknolojinin bir yönüdür. İstenen özellik, belirli bir Mahsul türünden tamamen farklı bir türe ihraç edilir . Bu transgen mahsuller, aroma, çiçeklerin rengi, büyüme hızı, hasat edilen ürünlerin boyutu ve hastalıklara ve zararlılara karşı direnç açısından arzu edilen özelliklere sahiptir.

Tarih

Çiftçiler , arzu edilen özellikleri yaratmak için on binlerce yıldır seçici üreme yoluyla bitkileri ve hayvanları manipüle ettiler. 20. yüzyılda, teknolojideki bir artış, artan verim, haşere direnci, kuraklık direnci ve herbisit direnci gibi özelliklerin seçilmesi yoluyla tarımsal biyoteknolojide bir artışa neden oldu . Biyoteknoloji ile üretilen ilk gıda ürünü 1990 yılında satıldı ve 2003 yılına kadar 7 milyon çiftçi biyoteknolojik ürünler kullanıyordu. Bu çiftçilerin %85'inden fazlası gelişmekte olan ülkelerde bulunuyordu.

Mahsul modifikasyon teknikleri

Geleneksel üreme

Geleneksel melezleme , mahsulün kalitesini ve miktarını iyileştirmek için yüzyıllardır kullanılmaktadır. Melezleme , ebeveynlerin istenen özelliklerine sahip yeni ve özel bir çeşit oluşturmak için cinsel olarak uyumlu iki türü eşleştirir . Örneğin, bal gevrek elma , ebeveynlerinin melezlenmesinden dolayı belirli bir doku ve lezzet sergiler. Geleneksel uygulamalarda, bir bitkinin poleni diğerinin dişi kısmına yerleştirilir, bu da her iki ana bitkiden de genetik bilgi içeren bir meleze yol açar. Bitki yetiştiricileri, aktarmak istedikleri özelliklere sahip bitkileri seçer ve bu bitkileri yetiştirmeye devam eder. Melezlemenin yalnızca aynı veya yakından ilişkili türler içinde kullanılabileceğini unutmayın.

mutajenez

Mutasyonlar , herhangi bir organizmanın DNA'sında rastgele meydana gelebilir . Ekinlerde çeşitlilik yaratmak için bilim adamları bitkilerde rastgele mutasyonlar oluşturabilirler. Mutajenez , istenen özelliğe rastlama umuduyla rastgele mutasyonları indüklemek için radyoaktivite kullanır. Bilim adamları , DNA içinde rastgele mutasyonlar oluşturmak için etil metansülfonat veya radyoaktivite gibi mutasyona uğrayan kimyasalları kullanabilirler . Ekinleri mutasyona uğratmak için atomik bahçeler kullanılır. Dairesel bir bahçenin merkezinde bir radyoaktif çekirdek bulunur ve çevredeki bitkileri yaymak için yerden yükseltilir ve belirli bir yarıçap içinde mutasyonlar oluşturur. Radyasyon yoluyla mutajenez, yakut kırmızısı greyfurt üretmek için kullanılan süreçti .

poliploidi

Poliploidi , bir mahsulün doğurganlığını veya boyutunu etkilemek için bir mahsuldeki kromozom sayısını değiştirmek için indüklenebilir. Genellikle organizmalar , aksi takdirde diploidi olarak bilinen iki kromozom setine sahiptir . Bununla birlikte, ya doğal olarak ya da kimyasalların kullanımı yoluyla, bu kromozom sayısı değişebilir, bu da mahsulde doğurganlık değişikliklerine veya boyut değişikliğine neden olabilir. Çekirdeksiz karpuz bu şekilde oluşturulur; 4 set kromozomlu bir karpuz , 3 set kromozomlu steril (çekirdeksiz) bir karpuz oluşturmak için 2 set kromozomlu bir karpuz ile çaprazlanır .

protoplast füzyonu

Protoplast füzyonu , türler arasında özellikleri aktarmak için hücrelerin veya hücre bileşenlerinin birleştirilmesidir. Örneğin, erkek kısırlığının özelliği, protoplast füzyonu ile turplardan kırmızı lahanalara aktarılır . Bu erkek kısırlığı, bitki yetiştiricilerinin hibrit ürünler yapmasına yardımcı olur .

RNA enterferansı

RNA interferansı (RNAIi), genleri bastırmak için bir hücrenin RNA'dan proteine ​​mekanizmasının kapatıldığı veya kapatıldığı süreçtir . Bu genetik modifikasyon yöntemi, proteinlerin sentezini durdurmak için haberci RNA'ya müdahale ederek ve bir geni etkili bir şekilde susturarak çalışır.

transgenikler

Transgenik , orijinal organizmaya yeni genler eklemek için bir DNA parçasının başka bir organizmanın DNA'sına yerleştirilmesini içerir. Bir organizmanın genetik materyaline genlerin bu şekilde eklenmesi, istenen özelliklere sahip yeni bir çeşitlilik yaratır. DNA bir test tüpünde hazırlanmalı ve paketlenmeli ve ardından yeni organizmaya yerleştirilmelidir. Biyolistik ile yeni genetik bilgiler eklenebilir . Transgeniklere bir örnek, papaya halkalı leke virüsüne karşı direnç kazandıran bir gen ile modifiye edilmiş gökkuşağı papayasıdır .

genom düzenleme

Genom düzenleme , DNA'yı doğrudan hücre içinde değiştirmek için bir enzim sisteminin kullanılmasıdır. Genom düzenleme, çiftçilerin yabani otları kontrol etmesine yardımcı olmak için herbisite dayanıklı kanola geliştirmek için kullanılır.

Geliştirilmiş besin içeriği

Tarımsal biyoteknoloji, artan nüfusun ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla çeşitli mahsullerin besin içeriğini iyileştirmek için kullanılmıştır. Genetik mühendisliği, daha yüksek konsantrasyonda vitamin içeren ürünler üretebilir. Örneğin, altın pirinç , bitkilerin insan vücudunda A vitaminine dönüştürülen bileşikler üretmesine izin veren üç gen içerir . Bu besleyici olarak geliştirilmiş pirinç, dünyanın önde gelen körlük nedeni olan A vitamini eksikliği ile mücadele etmek için tasarlanmıştır . Benzer şekilde, Banana 21 projesi, Uganda'daki mikro besin eksiklikleri ile mücadele etmek için muzdaki beslenmeyi iyileştirmeye çalıştı . Muzları A vitamini ve demir içerecek şekilde genetik olarak değiştirerek, Banana 21, Afrika'daki temel bir gıda ve ana nişasta kaynağı yoluyla mikro besin eksikliklerine bir çözüm bulunmasına yardımcı oldu. Ek olarak, mahsuller toksisiteyi azaltmak veya alerjenleri giderilmiş çeşitler üretmek için tasarlanabilir .

Ekinler için ilgi çekici genler ve özellikler

tarımsal özellikler

Böcek direnci

Çok aranan bir özellik böcek direncidir . Bu özellik, bir mahsulün zararlılara karşı direncini arttırır ve daha yüksek bir verim sağlar. Bu özelliğin bir örneği, orijinal olarak ( Bacillus thuringiensis ) içinde keşfedilen böcek öldürücü proteinleri yapmak için genetik olarak tasarlanmış ürünlerdir . Bacillus thuringiensis, insanlara zarar vermeyen böcek kovucu proteinler üreten bir bakteridir. Bu böcek direncinden sorumlu genler izole edilmiş ve birçok ürüne dahil edilmiştir. Bt mısır ve pamuk artık yaygın ve börülce , ayçiçeği , soya fasulyesi , domates , tütün , ceviz , şeker kamışı ve pirinç Bt ile ilgili olarak inceleniyor.

herbisit toleransı

Yabani otların çiftçiler için binlerce yıldır bir sorun olduğu kanıtlanmıştır; toprak besinleri, su ve güneş ışığı için rekabet ederler ve ekinler için ölümcül olurlar. Biyoteknoloji, herbisit toleransı şeklinde bir çözüm sunmuştur. Yabani otları ve dolayısıyla rekabeti öldürmek için kimyasal herbisitler doğrudan bitkilere püskürtülür ve herbisite dayanıklı mahsuller gelişme fırsatına sahiptir.

Hastalık direnci

Çoğu zaman, ekinler böcekler yoluyla yayılan hastalıklardan etkilenir ( yaprak bitleri gibi ). Ekin bitkileri arasında hastalığın yayılmasını kontrol etmek inanılmaz derecede zordur ve daha önce yalnızca etkilenen mahsulün tamamen çıkarılmasıyla yönetiliyordu. Tarımsal biyoteknoloji alanı, genetik mühendisliği virüs direnci yoluyla bir çözüm sunar. Gelişen GE hastalığına dayanıklı ürünler artık manyok , mısır ve tatlı patatesi içeriyor .

Sıcaklık toleransı

Tarımsal biyoteknoloji, aşırı sıcaklık koşullarındaki bitkiler için de bir çözüm sağlayabilir. Verimi en üst düzeye çıkarmak ve mahsul ölümünü önlemek için, soğuk ve ısı toleransını düzenlemeye yardımcı olan genler tasarlanabilir. Örneğin, sıcak ve soğuk koşullara daha dayanıklı olması için papaya ağaçlarının genetiği değiştirilmiş. Diğer özellikler arasında su kullanım verimliliği, azot kullanım verimliliği ve tuz toleransı yer alır.

kalite özellikleri

Kalite özellikleri, artan besin veya diyet değeri, gelişmiş gıda işleme ve depolama veya mahsul bitkilerinde toksinlerin ve alerjenlerin ortadan kaldırılmasını içerir.

Ortak GDO'lu ürünler

Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri'nde satın almak ve tüketmek için yalnızca az sayıda genetiği değiştirilmiş ürün bulunmaktadır. USDA soya fasulyesi, mısır, kanola, şeker pancarı, papaya, kabak, yonca, pamuk, elma ve patatesi onayladı. GDO elmaları ( arktik elmalar ) esmerleşmeyen elmalardır ve esmerleşmeyi önleyici tedavilere olan ihtiyacı ortadan kaldırır, yiyecek israfını azaltır ve lezzeti ortaya çıkarır. Hindistan'da Bt pamuk üretimi, 2011'de ilk kez 10 milyon hektar ekilerek, insektisit uygulamasında %50'lik bir azalmayla sonuçlanarak fırladı. 2014 yılında Hintli ve Çinli çiftçiler 15 milyon hektardan fazla Bt pamuk ekti.

Güvenlik testleri ve hükümet düzenlemeleri

ABD'deki tarımsal biyoteknoloji düzenlemesi üç ana devlet kurumuna bağlıdır: Tarım Bakanlığı (USDA), Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Gıda ve İlaç Dairesi (FDA). USDA, herhangi bir yeni GDO'nun piyasaya sürülmesini onaylamalıdır, EPA, böcek ilacı düzenlemesini kontrol eder ve FDA, piyasaya gönderilen belirli bir mahsulün güvenliğini değerlendirir. Ortalama olarak, genetiği değiştirilmiş bir organizmanın piyasaya çıkması için yaklaşık 13 yıl ve 130 milyon dolarlık araştırma ve geliştirme gerekiyor. Düzenleme süreci Amerika Birleşik Devletleri'nde 8 yıla kadar sürer. GDO'ların güvenliği dünya çapında bir tartışma konusu haline geldi, ancak FDA'nın çalışmalarına ek olarak GDO'ların tüketilmesinin güvenliğini test etmek için bilimsel makaleler yürütülüyor. Böyle bir makalede, Bt pirincinin sindirimi olumsuz etkilemediği ve yatay gen transferini indüklemediği sonucuna varıldı .

Referanslar

  • Momoh James Osamede (2016). Nijerya'da Bitki Biyoteknolojisi. Lisansüstü atölye çalışması prosedürü, UNIBEN, Nijerya 27 Nisan 2016. BENIN CITY , Nijerya